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从蓝色到红色发光配位纳米晶体-Cu(I)铜配位的吡啶修饰共轭柱[5]芳烃
发布时间:2021-09-08     作者:axc   分享到:
从暗蓝色到红颜色会亮配位納米单晶体-Cu(I)铜配位的吡啶遮盖共轭柱[5]芳烃柱[n]芳烃最为超碳原子的结构大环中的一部分,其平稳柱的结构使碳原子的结构尖晶石的创设包括无穷或许;其表面可绘制的不同官能团,这有助其进一歩杂化到废金属-充分食材中,小编利用过在一款 苯环的对位用两根吡啶绘制的共轭柱[5]芳烃——P5bipy(方案设计1),且已被用来大环配体,利用与Cd(II)配位来创设包括随意调节谐变色的双配体杂化食材。

在此,基于扩展的π-共轭结构和P5bipy的配位能力,我们通过简单的超分子自组装方法制备了发光分子晶体(P5bipy)和Cu(I)配位发光纳米晶体(Cu(I)-P5bipy),并对用P5bipy和Cu(I)构建的发光纳米晶体进行了研究(方案1)。结果表明,与未修饰的柱[5]芳烃相比,分子晶体的共轭结构和交错堆积模式使其发光增强,而配位纳米晶体具有良好的晶体结构和长寿命的三重态发射,并具有明显的溶剂变色特征。这代表了采用合成柱芳烃作为大环配体,具有强发光和良好晶体结构的配位纳米晶体的成功制备。

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P5bipy是基于甲氧基柱[5]芳烃(MeP5)进行修饰(图1a)的结构。由于P5bipy的π扩展结构,两侧各有一个吡啶基团,可推测与未改性的MeP5相比,P5bipy在其晶体状态下具有佳的光致发光性质。在光学显微镜下观察MeP5和P5bipy两种晶体,P5bipy晶体在365 nm紫外线照射下表现出强烈的mazarine发光,而MeP5在晶体边缘显示出极弱的紫色发光(2图1b)。相应地,P5bipy晶体的光致发光量子效率(PLQE)和荧光寿命(τ)远高于MeP5,表明P5bipy的发射特性增强(图1c)。此外, HOMO和LUMO能级的结果(图1d)也很好地与它们在结晶状态下的不同发射大值进行匹配。

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大家能够单晶体X电子束研究进一部了解了P5bipy的节构-的性质的关联(图2)。**,P5bipy的对映体(pR和pS)会现实存在于C2中心对称的一晶胞第一单元中(图2a)。从功效化苯产品心到吡啶氮电子层的远距离以上柱[5]芳烃的空腔直径为,该规格距离影响大环的受阻转变和P5bipy的放置三视图手性。由图2b,c极好察到P5bipy的错落囤积,基本经营模式:邻边P5bipy原子的吡啶部件间未分析到面面囤积,,这揭示主链苯环间不会现实存在π-π互为功用;相等,P5bipy原子局限性于错落陈列,这归因于对位吡啶基团间越大的二面角(59.71°)(图2d)。显然,甲氧基和邻边P5bipy环的亚甲基桥间的C-H··O互为功用也可稳定可靠毛刺形囤积,基本经营模式(图2d)。趣味性的是,P5bipy可逐一堆叠,一层的均由这种对映体组成部分,pR和pS间歇性诞生(图2e),而纵向并无手性。任何邻边层的手性不一样的可作为是错落陈列的方式的同一打算性缘由。

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接下来,以Cu(I)为金属节点,通过P5bipy构建了具有发光性能的超分子配合物—— Cu(I)-P5bipy。由SEM、TEM和光学显微镜可知(图3),Cu(I)-P5bipy以透明纳米晶体的形式存在,呈薄层的块片状。由HR-TEM可知(图4a),可观察到清晰的晶格条纹,条纹距离测量为0.28 nm,表明Cu(I)-P5bipy具有良好的结晶性。电子衍射图还表明,通过清晰的Debye-Scherrer衍射环,Cu(I)-P5bipy纳米晶体具有多晶结构(图4b)。

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为了进一步了解配位结构,基于HR-TEM结果和元素分析确定的原子比,我们模拟了纳米晶体模型。Cu和I之间的等摩尔比表明,金属簇可能是双核Cu2I2或是Cu4I4四聚体。其中,P5bipy大环和Cu(I)核之间[Cu4I4L4]型配位更可能。因此,对具有4:4模式进行了建模和优化,该结构单元由四个P5bipy桥连接的立方烷状Cu4I4协调核心组成(图4c)。值得注意的是,优化模型中相邻的两个P5bipy与吡啶基团相对较近,处于平行位置,这在很大程度上有利于它们与另一个Cu4I4核的相互配位。因此,由于P5bipy的平行排列严重限制了柱芳烃环方向的变化,这种协调模式将导致线性配位,并且预期可以保证结构的刚性(图4d)。模拟的PXRD模式虽然不完全匹配,但与实验数据非常吻合(图4e)。

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我们继续探究了Cu(I)-P5bipy的光致发光性质。在紫外光下可以观察到Cu(I)-P5bipy纳米晶体呈现出明亮的橙黄色(图5a,b)。与P5bipy相比,Cu(I)-P5bipy纳米晶体的发射有较大红移,其发射峰值位于570 nm(图5c)。值得注意的是,从77 K到377 K,微秒级寿命在较低温度下可以延长,在较高温度下可以缩短(图5d,e)。Cu(I)-P5bipy在固态下的长发光寿命和温度的依赖性是磷光发射的特征,这与已有的Cu(I)配位材料的研究结果一致。作者研究了Cu(I)-P5bipy纳米晶的溶剂变色性能:Cu(I)-P5bipy在分散状态下的发光颜色随溶剂种类的不同从黄色到绿色,再到蓝色。在不同溶剂介质中,这种可调谐发射特性可归因于配位纳米晶体内不同的电荷转移过程。

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